滌棉織物的同漿印花工藝優化

張 蘭，孟家光，支 超，張婷婷

(1.西安工程大學紡織科學與工程學院，陜西 西安 710048；2.西安工程大學功能性紡織材料及制品教育部重點實驗室，陜西 西安 710048)

0 引言

滌棉織物具有外觀挺括、尺寸穩定、縮水率小等優點，因此滌棉紡織品不易產生褶皺，耐磨經穿，使用廣泛，非常適用于外套、戶外紡織品等方面。滌棉織物傳統的涂料印花方法雖然工藝簡單、成本低，但通常要使用黏合劑，而滌棉織物本身就比較挺括，黏合劑的加入讓印花織物存在手感差、容易掉色的問題[1]。分散/活性染料同漿印花工藝具有工藝簡便、色澤鮮艷、手感良好、牢度優良等的特點，是能提高滌棉織物印花質量的方式之一，在這方面有著廣泛的研究[2]。

為了獲得顏色鮮艷、色牢度好的印花織物，采用單因素分析法，探討了預處理方式、汽蒸時間、印花染料、印花糊料、是否含苯甲醇對滌棉機織物印花效果的影響，根據實際應用要求，通過對印花織物手感、外觀、色牢度、K/S值考察，優化了滌棉機織物的印花工藝。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

實驗原料如表1所示。

表1 實驗材料

(接上頁)

1.2 實驗儀器

實驗儀器如表2所示。

表2 實驗儀器

1.3 工藝流程

圖1為本實驗的工藝流程:

圖1 滌棉織物印花工藝流程

其中，皂洗工序皂液配方:2g/L皂片溶解在去離子水中。

氧化液配方:1.8mL30%過氧化氫溶解在500mL去離子水中。

中和液配方:30mL60%冰乙酸溶解在20mL去離子水中。

1.4 測試表征

1.4.1 外觀測試

為了考察印花織物的外觀、整潔度，對織物樣品進行實物拍照。

1.4.2 手感測試

對焙烘完、處理完、水洗完的織物分別進行手感測試。

1.4.3 耐水洗測試

本實驗耐皂洗色牢度按GB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》測定，5g/L的皂片、2g/L的無水碳酸鈉，浴比為1∶50。

1.4.4 K/S值測試

使用X-RiteColori7愛色麗測色儀測試織物，光源為D65光源。

2 印花工藝優化

2.1 預處理方式

在印花之前對織物進行預處理很有必要，不僅能夠去除織物表面雜質與污漬，還能增強涂料在織物表面的附著率。采用不同預處理方式對織物進行前處理。

前處理1:15g/L氫氧化鈉、7g/L聚氧乙烯月桂基醚溶于去離子水中，攪拌、溶解均勻，將織物放入，在70℃浸漬20分鐘取出洗滌烘干。

前處理2:0.3%羥甲基纖維素、8%尿素、1%碳酸氫鈉溶于去離子水中，攪拌、溶解均勻，將織物浸漬其中二浸二軋并烘干取出。

前處理3:2%HDBAC、8%尿素、2.5%NaOH、2%海藻酸鈉依次溶解在去離子水中，攪拌、溶解均勻，將織物浸漬其中二浸二軋并汽蒸10分鐘后烘干取出。

工藝流程按照圖1進行，其中印花色漿配方為:染料2g(分散染料和活性染料各1g)、尿素0.5g、碳酸氫鈉1.2g、海藻酸鈉1.3g、去離子水至30g，汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。

圖2為不同預處理方式的印花織物的外觀照片。

圖2 不同預處理方式的印花織物:(a)方法1焙烘完，(b)方法2焙烘完，(c)方法3焙烘完；(a1-c1)分別對應3種方式整理完；(a2-c2)分別對應3種方法洗滌完的圖片

從圖2看出來，經過方法1和方法3預處理方式的印花織物在經過高溫焙烘之后，烘箱產生大量氣體。布面嚴重發黃，另外，布面很硬，手感不好，從圖2中可以看出，經過一系列處理之后，預處理方式1整理之后的印花織物染料發生暈染，印花圖案輪廓不清晰。而經過預處理方式3的印花織物，經過一系列處理之后織物上出現白色斑點，影響織物的美觀，且織物的手感仍然硬挺，經過洗滌之后，染料嚴重沾色、掉色，圖案的輪廓幾乎看不清楚。在工藝流程上，預處理方式3過程過于繁瑣且效果一般。

圖3為不同處理方式測試的K/S值?？梢钥闯鲱A處理方式1的上色率低于后兩種方式，雖然預處理方式3整理之后的織物K/S值比較大，但是在洗滌之后發生了嚴重的掉色，K/S值也驟降，因此在考慮實際應用價值上，不選擇預處理方式3。預處理方式2處理之后的織物在水洗前后的K/S值相差較小，且在焙烘后布面仍然較為整潔干凈，經過處理和洗滌，織物也沒有發生嚴重的掉色沾色現象，因此后續實驗選擇預處理方式2作為滌棉印花織物的預處理方法。

圖3 不同預處理方式的印花織物K/S值

2.2 汽蒸時間對印花的影響

汽蒸過程中，色漿涂料吸水發生膨化，染料分子溶解并向纖維內部擴散、滲透，因此汽蒸步驟能夠促進染料分子向纖維內部移動并將分散染料固著在纖維的表面[3]。分別給印花織物汽蒸0分鐘、6分鐘、10分鐘、14分鐘、20分鐘，探討不同蒸汽時間處理對滌棉機織物印花效果的影響。工藝流程按照圖1，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。印花色漿配方如表3所示。

表3 印花色漿配方

圖4為不同汽蒸時間對應的印花織物外觀圖片。

圖4 不同汽蒸時間印花織物:(a)0min，(b)6min，(c)10min，(d)14min，(e)20min；(a1-e1)為上述各自對應織物洗滌之后的實物圖片

從織物印花的外觀圖片上頁圖4和圖5的K/S值可以看出，未經過汽蒸的印花織物經過洗滌之后顏色幾乎所剩無幾，這是因為沒有經過汽蒸工序的染料分子很難同時在棉纖維上固著。經過汽蒸之后，因為高溫的作用，分散染料更好的進入了滌綸纖維，達到固色的效果[4]。

圖5 不同汽蒸時間印花織物的K/S值

織物經過汽蒸之后手感柔軟，因為高溫汽蒸，纖維發生了膨化，染料助劑更好的分散在織物上，沒有影響織物的手感。從圖3可以明顯看出經過汽蒸之后，經過汽蒸時間延長，織物耐洗性能增強。圖5的K/S值表明，K/S值隨著汽蒸時間延長而逐漸增大，這表明更多的顏色留在了織物表面。汽蒸時間為10分鐘與14分鐘、20分鐘的織物在水洗前后K/S值相差不大。汽蒸時間過長，圖4d1和圖4e1中的織物表面的顏色變的不均勻，且產生了一些斑紋，相比之下，10分鐘的汽蒸在處理完之后印花顏色比較均勻、輪廓清晰，且無明顯斑紋，在水洗之后顏色還是較為完整的保留。綜合考慮，后續選擇汽蒸時間為10分鐘。

2.3 印花糊料對印花的影響

選擇合適的印花糊料對印花效果起著至關重要的作用，為了考察糊料對印花的影響，選擇了兩種不同的增稠劑進行印花，并觀察其焙烘完、處理及洗滌之后的織物外觀。工藝流程按照圖1，其中汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。印花色漿配方為下表:

表4 印花色漿配方

圖6為不同糊料的印花織物外觀圖片。

圖6 不同糊料的印花織物:(a)海藻酸鈉印花織物處理之后，(b)增稠劑L101印花織物處理之后；(a1-b1)為上述各自對應織物洗滌之后的實物圖片

經過整理和洗滌之后，兩種印花織物的手感都比較柔軟，可以看出兩種糊料都不會影響織物的手感。通過從圖6通過對外觀觀察，發現由海藻酸鈉作為糊料制備出來的顏色更深，印花輪廓清晰，經過洗滌之后顏色保持度好。

圖7為兩種糊料的印花織物K/S值結果，很明顯可以看出海藻酸鈉作為糊料印花的織物上色更多，在水洗前后K/S值都大于增稠劑L101為糊料的織物。分析原因，這是因為海藻酸鈉分子在水中電離后為負電荷，與活性染料在水中電離的陰電荷性相斥，阻止染料與糊料的結合，促進染料分子固著在纖維表面，所以具有良好的印花效果。海藻酸鈉的分子中沒有與活性染料發生化學作用的官能團，且它具有良好的著色效果、流動性[5]。通常滌綸纖維印花時使用的分散染料也配以海藻酸鈉為印花糊料，能得到良好的印花效果。后續工序選擇海藻酸鈉作為滌棉印花織物的糊料。

圖7 不同糊料的印花織物K/S值

2.4 染料對印花的影響

本小節選取了不同染料對印花的影響。工藝流程按照圖1，其中汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。表5為印花色漿的配方。

表5 印花色漿配方

圖8為不同染料對應的印花織物外觀圖片。

圖8 不同染料的印花織物:(a)直接染料印花，(b)活性染料+分散染料印花；(a1-b1)為上述各自對應織物洗滌之后的實物圖片

經過洗滌之后，直接染料的印花面料更加柔軟，說明沒有影響織物的手感。但是從圖8a與圖8a1可以看出，直接染料的印花雖然顏色均勻，經過洗滌之后，顏色發生大面積暈染，這不利于印花織物實際應用。而活性染料和分散染料的印花在洗滌前后都有著清晰的輪廓，圖8b1的印花圖案沒有發生暈染。

圖9為不同染料制備的印花織物的K/S值測試結果，可以看出直接染料和分散/活性染料制備的印花織物在洗滌前K/S值相差不大，但水洗過后有較大的差別，同時結合圖8中的掉色的情況，后續選擇活性染料和分散染料作為染料制備涂料。

圖9 不同染料的印花織物K/S值

2.5 苯甲醇對印花的影響

由于滌綸纖維的存在，滌棉織物同漿印花的時候需要高溫焙烘，焙烘可以促進分散染料在滌綸纖維上附著，苯甲醇的加入能夠降低焙烘溫度[6]。在更低的焙烘溫度下達到同樣的效果，這對于印花織物的節能減耗是非常有意義的，因此本小節探討是否添加苯甲醇。工藝流程按照圖10，其中汽蒸10分鐘，分別在焙烘溫度140℃、150℃、160℃、170℃焙烘3分鐘。表6為印花色漿配方:

表6 印花色漿配方

圖10、圖11為有無苯甲醇在不同焙烘溫度的印花織物在水洗前后的圖片。

圖10 無苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物:(a)140℃，(b)150℃，(c)160℃，(d)170℃；(a1-d1)為上述各自對應織物洗滌之后的實物圖片

圖11 有苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物:(a)140℃，(b)150℃，(c)160℃，(d)170℃；(a1-d1)為上述各自對應織物洗滌之后的實物圖片

根據圖10和圖11的織物照片，沒有加入苯甲醇織物上色比加入苯甲醇的織物更淺，這在圖12和圖13中也得到了體現。在相同的焙烘溫度下，加入苯甲醇的織物的K/S值更高。苯甲醇可作為載體促進分散染料上染滌綸纖維，能降低纖維玻璃化溫度[7]。相比之下，加了苯甲醇的織物在更低的焙烘溫度下獲得同樣的印花質量。且加入苯甲醇的印花織物經洗滌之后，K/S值也較高，說明其色牢度也較好。因此后續選擇加入苯甲醇試劑。在不同焙烘溫度比較下，發現加入苯甲醇之后，150℃和170℃下的織物印花質量較高，相差不大，因此為了節能減耗選擇加入苯甲醇，159℃焙烘處理印花織物。

圖12 無苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物K/S值

圖13 有苯甲醇不同焙烘溫度的印花織物K/S值

3 結論

(1)得出能夠提高滌棉織物印花質量的前處理方式:0.3g羥甲基纖維素、8g尿素、1g碳酸氫鈉、90.7g去離子水。

(2)根據對汽蒸時間、印花染料、印花糊料、是否加入苯甲醇進行探討，結果發現苯甲醇的加入能夠在更低的焙烘溫度下達到同樣的印花效果，節能減耗。得出了優化之后的印花色漿配方為:染料2g(分散＼活性染料各1g)、尿素0.5g、碳酸氫鈉1.2g、海藻酸鈉1.3g、苯甲醇0.7mL、去離子水加至30g，汽蒸10分鐘，焙烘工藝為150℃焙烘3分鐘。